Sistemas de visão em Máquinas Pick-and-Place
Os modernos sistemas de visão pick-and-place funcionam como os "olhos e o cérebro" do equipamento de fabrico eletrónico, combinando hardware de imagem avançado com software inteligente para atingir uma precisão ao nível do mícron na colocação de componentes. Este guia abrange a arquitetura do sistema, as funções principais, a evolução tecnológica e comparações detalhadas de modelos.
I. Arquitetura do sistema
1. Componentes de hardware
- Câmaras industriais:
- Câmaras de varrimento linear (para reconhecimento a alta velocidade)
- Câmaras de matriz de área (para posicionamento preciso, por exemplo, câmara MARK de 5MP em HW-F5)
- Sistemas de iluminação:
- Anéis luminosos, iluminação coaxial (fonte dupla no HW-S6 para adaptabilidade do material)
- Fontes de luz difusa para melhoria do contraste de componentes
- Sensores auxiliares:
- Telémetros laser (deteção de deformações de PCB)
- Sensores de auto-verificação do vácuo com confirmação visual
- Sensores de binário em aplicações de robôs colaborativos
2. Algoritmos de software
- Processamento de imagens (deteção de bordos, correspondência de modelos)
- Modelos de aprendizagem profunda (previsão de defeitos, otimização de caminhos)
- Sistemas de transformação de coordenadas (mapeamento imagem-mecânica)
- Interfaces de simulação de PCB WYSIWYG
II. Capacidades essenciais
1. Reconhecimento e posicionamento de componentes
- As câmaras voadoras de alta velocidade captam microcomponentes de 0402 (0,4×0,2″) a 0201
- Lida com condições difíceis: serigrafia desfocada, componentes inclinados (HW-S6 algoritmos melhorados)
- Rotação de componentes de 360° com precisão de 0,1° (HW-A8)
2. Calibração e compensação
- Calibração do centro do bocal (precisão de ±0,05 mm)
- Compensação do empeno da placa de circuito impresso em tempo real (medição laser + auto-ajuste)
- Correção da expansão térmica (compensação da deriva ambiental)
- Movimento do eixo Z guiado por spline para uma focagem consistente (HW-S6)
3. Controlo de qualidade
- Verificações antes da colocação: verificação da polaridade, deformação do chumbo
- Inspeção 3D pós-colocação: validação do contacto da almofada de solda
- Sistemas de gestão de bibliotecas de componentes
III. Evolução tecnológica
1. Avanços de precisão
- De 0,1 mm (anos 2000) para 0,02 mm atualmente (HW-F5 0201 apoio)
- Sistemas de laboratório com precisão ao nível do mícron
2. Caraterísticas inteligentes
- Algoritmos baseados em regras → Aprendizagem automática → Aprendizagem profunda
- Integração MES para controlo dos dados de produção
- Otimização de percursos com recurso a IA (HW-F5/S5)
3. Fusão de múltiplos sensores
- Sensores de força para monitorização da pressão de colocação
- Análise espetral para verificação de materiais
- Robótica colaborativa com desvio de obstáculos guiado por visão
Tecnologias emergentes: Câmaras baseadas em eventos (100.000+ CPH), sensores de pontos quânticos para ambientes com pouca luz e sistemas híbridos de controlo da força de visão.
IV. Comparação de modelos: Sistemas de visão da série HW
Máquina de recolha e colocação
| Caraterística | HW-A8/A6L | HW-F5/S5 | HW-S6 |
|---|---|---|---|
| Sistema de câmaras | 8 câmaras lineares (A8) 6×400K píxeis (A6L) | Híbrido: Voador + Linear + Fixo Câmara MARK de 500W | 5MP voador + 6MP MARCA Fontes de luz duplas |
| Min. Componente | 0402 (11mm) | 0201 (0,6×0,3 mm) | 0201 com reconhecimento reforçado |
| Velocidade | 15.000 CPH (A6L) | 84.000 CPH (S5 braço duplo) | 45 000 CPH |
| Caraterísticas especiais | Biblioteca de componentes básicos | Otimização de percursos de IA Compensação térmica | Eixo Z estriado Alimentadores de furos |
| Aplicações | SMT de nível básico | Microeletrónica de elevada mistura | Tarefas de precisão exigentes |
V. Cenários de aplicação
1. Fabrico de LED
- 3528/5050 LEDs grandes em substratos flexíveis (HW-A8L)
- Requer fontes de luz de dispersão para contraste
2. Embalagem de microeletrónica
- 0201 resistências/capacitores, chips QFN
- Exige câmaras de 6MP+ para verificação de pinos
3. Dispositivos de alimentação
- Módulos MOSFET/IGBT de 40×40 mm
- São necessários bicos especiais e configurações de iluminação
Critérios de seleção: Velocidade de equilíbrio (CPH), precisão (μm) e compatibilidade de componentes. A produção de grandes volumes beneficia da configuração de braço duplo da HW-S5, enquanto os ambientes de I&D podem preferir as capacidades de reconhecimento melhoradas da HW-S6. (Referências de dados: Publicações da IEEE Industrial Electronics Society 1990-2023 e documentação técnica da HW)